近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)植物免疫研究團(tuán)隊(duì)康振生院士/劉杰教授課題組在Science Advances雜志發(fā)表了題為“Stripe rust fungi hijack a host transcriptional repressor to induce TaSWEET14d for enhanced sugar uptake in wheat”的研究論文，首次揭示了小麥條銹菌劫持寄主糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白競爭營養(yǎng)的分子機(jī)制，進(jìn)一步拓寬了對病菌操控寄主糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白促進(jìn)碳源獲取的理論認(rèn)知。我校劉杰教授為論文通訊作者，博士后鄭佩晶，博士生袁普（已畢業(yè)）和房楠楠為該論文共同第一作者。

 

　　由條形柄銹菌小麥?；停≒uccinia striiformis f. sp. tritici, Pst）引起的小麥條銹病是我國小麥生產(chǎn)上最嚴(yán)重的真菌病害之一，嚴(yán)重威脅我國小麥的生產(chǎn)安全。條銹菌為嚴(yán)格的活體營養(yǎng)專性寄生真菌，需從寄主細(xì)胞獲取營養(yǎng)物質(zhì)供生長發(fā)育所需，而充足的碳源供給是條銹菌侵染致病的關(guān)鍵，阻斷條銹菌糖分吸收能夠有效提高寄主抗性。糖分?jǐn)z取、交換和競爭，主要發(fā)生于病菌與寄主細(xì)胞的交界面（interface），由糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白控制。然而，條銹菌侵染過程中如何操控寄主糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白獲取營養(yǎng)的調(diào)控機(jī)制尚缺乏明確的科學(xué)闡釋。

 

　　該研究基于GWAS分析鑒定到抗病相關(guān)的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白TaSWEET14d，TaSWEET14d受條銹菌誘導(dǎo)表達(dá)，特異性定位于分泌囊泡，具有廣譜的糖轉(zhuǎn)運(yùn)活性。利用過表達(dá)及基因編輯技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，TaSWEET14d促進(jìn)小麥感條銹病。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在正常植株中，轉(zhuǎn)錄因子TaMYB50通過與TaSWEET14d啟動子的TA-box元件結(jié)合，抑制TaSWEET14d表達(dá)；當(dāng)條銹菌侵染小麥時，病菌會分泌效應(yīng)蛋白Pst15882與細(xì)胞質(zhì)中的TaMYB50結(jié)合以阻止其進(jìn)入細(xì)胞核，或在細(xì)胞核內(nèi)通過與TaMYB50互作消除其對TaSWEET14d的轉(zhuǎn)錄抑制作用，TaSWEET14d將細(xì)胞質(zhì)蔗糖或己糖轉(zhuǎn)移到囊泡腔后，分泌囊泡富集到吸器并與吸器外質(zhì)膜融合，將糖轉(zhuǎn)移到吸器外間質(zhì)。同時TaSWEET14d也可以定位到吸器外質(zhì)膜，將細(xì)胞質(zhì)糖分直接轉(zhuǎn)運(yùn)至吸器外間質(zhì)，保證病菌的糖供給。此外，TaSWEET14d編輯植株不影響農(nóng)藝性狀，可作為小麥抗病遺傳改良的潛在靶標(biāo)。

 

　　研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、陜西省杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv1760